Bericht High Performance Computing: Ohne Wakü ist die Leistung in Zukunft nicht mehr zu bändigen

[Thomrock]

In meiner Kleinstadt (Lichtenau Westf.) haben wir einen gigantischen Windpark. Samt nachhaltiger IT direkt in den Anlagen

Was soll denn bitte nachhaltige IT sein? Hauptsache dieses bescheuerte Modewort kommt darin vor an einem Rechenzentrum ist absolut nichts nachhaltig die Hardware ist oft nach wenigen Jahren fällig dann gibt es Berge von "nachhaltigen Elektroschrott" egal mit welcher Energie das ganze betrieben wird.

 

[Bohnenhans]

Dass man Wakü braucht liegt doch nicht dass die CPUs ineffizenter sind - sondern daran dass halt die Rechenleistung und absolute Abwärme schneller steigt als die Effizienzfortschritte.

Wakü ist halt jetzt für Rechenzentren sicher ein recht grosser Sprung was man an Wärme abführen kann - aber die Rechenzentren udn Rechenleistungen werden sicher sicher witer zunehmen - man wird vermutlich auch bei Wasserkühlung irgendwann an ein Limit kommen - aber man hat zumindest ein paar Jahre Ruhe.

 

[Skynet1982]

die rel. Luftfeuchte in (unseren) RZs liegt bei um die 10% - zusammen mit 18-20 Grad lufttemperatur liegt der taupunkt (die temperatur ab der sich kondenswasser bilden kann)

Bin ja zufällig Hauptberuflich mit Klimatisierung beschäftigt, wie bitte schafft man mit einer LTA diesen Wert? Der übliche verwendete Kaltwassersatz fährt 6/12°C, wir haben Bibliotheksmagazine, die 18C° bei 40% Soll haben, das ist im Sommer schon schwer zu schaffen (Übertragungsverluste etc).

Läge bei unseren RZs die rel. Feuchte bei 10%, hätte ich richtig Ärger mit den Admins, da zerstört sich jedes Kunststoffbauteil in kürzester Zeit von selbst. (Stichwort Weichmacher). Elektronik mag generell auch keine solch tiefen Luftfeuchtewerte, statische Entladungen usw.)

20°C bei 40% Luftfeuchte ist bei uns der Sollwert Raum. Die Wassergekühlten Schränke haben ihr eigenes Mikroklima mit 18°C. Die hängen mit einem weiteren Wärmetauscher am Kaltwassersatz, Medium im Sekundärkreis ist Kesselspeisewasser bei 15°C bereitgestellt vom örtlichen BHKW Betreiber( wird in Tanks bereit gestellt, wenn mal nachgefüllt werden muss). Die Leitungen im Raum sind ordentlich isoliert, da kondensiert dann auch nichts.

 

[Kilinari]

Kann mir einer erklären warum sie die teuren Industrie-Hydraulikschläuche und Verschraubungen/Kupplungen nutzen und nicht normale günstige Schläuche und außerhalb der Server starre Verrohrung wie bei einer Heizung in einem normalen Haus? Warmes Wasser durch die Gegend pumpen ist nun keine Raketenwissenschaft. (Bin gelernter Zentralheizungs- und Lüftungsbauer).

Die Kühlkreisläufe werden wohl keine Drücke >10bar haben.

 

[Dr. MaRV]

Kann mir einer erklären warum sie die teuren Industrie-Hydraulikschläuche und Verschraubungen/Kupplungen nutzen und nicht normale günstige Schläuche und außerhalb der Server starre Verrohrung wie bei einer Heizung in einem normalen Haus?

Die Fotos sind von einem Messestand. In der Realität wirst du eine starre Verrohrung unter der Decke abgehangen, oder im Doppelboden haben, mit selbstdichtenden Abzweigen zu den einzelnen Schrankstellplätzen. Die Verbindung zum Schrank wird dann per Schlauch mit Schnellkupplung erfolgen, ebenso innerhalb des Schranks. Anders ist es gar nicht möglich, im laufenden Betrieb Komponenten zu tauschen.
Wenn du dir die anderen Fotos im Artikel anschaust, siehst du dort auch starre Verrohrung in Kunststoff und Edelstahl.

 

[lynx007]

Fehlen nur noch die "Wasser" gekühlten ATX Gehäuse, wo alles schon inkludiert ist, wie bei einem Mainfraime, wo nur noch Platine rein geschraubt und angestöpselt werden muss. ^^

Wobei AIOs dem ja schon relativ nahe kommen. Wenn man es noch schafft die absolut Leise zu bauen, wäre ich vielleicht auch schon dort auf den Zug aufgesprungen.

Die Frage ist nur, was wird mit der Wärme gemacht. Gerade bei diesen Industrieanlagen, wäre es ja Verschwendung die Energie ungenutzt in die Atmosphäre zu blasen. Aber dafür sind wohl wieder andere "Firmen" zuständig.

 

[Bohnenhans]

Naja so arg viele Wärme in dem doch eher geringen Wärmebereich wird man wohl in den USA oder wo die Rechenzentren stehen (werden) eher selten brauchen.

 

[DerMandelmann]

Sehr interessanter Artikel, vielen Dank! Auch tolle eindrucksvolle Bilder!

 

[Red_Bull]

Dazu kommt dass wir immer mehr werden

da gibts doch ne einfache lösung dafür

 

[lorpel]

Über 1000 W? Was sagt denn der VDE dazu?
Immerhin gelten Balkonkraftwerke ab 800 W als zu gefährlich für Schukostecker.
Und so ein PC läuft ja auch länger als ein Fön oder Toaster.

 

[TheCounter]

Bei mir kommt seit Jahren nur noch passive WaKü zum Einsatz. Die Lüfter an meinem 360er Mora sind eigentlich nur zur Zierde, die gehen nichtmal im Hochsommer an

 

[Joshua2go]

@lorpel Nicht das Einspeisen von 800W über den Schukostecker ist gefährlich, sondern das damit einher gehende übergehen der Sicherheitseinrichtungen ist das Problem.
Bsp. Ein Stromkreis, mit 1,5er Kupferleitung wird mit 16A abgesichert. Damit ist eine Leistung, über die Stromleitung, von ca 3200W abgesichert. Dies hält eine 1,5er Kupferleitung und Steckdosen, wenn auch nicht dauerhaft, aus. Wenn man jetzt noch einmal 800W unter Umgehung der Absicherung einspeist, kann man schon 4000W aus der Leitung entnehmen. Dabei erwärmt sich dann das Kupfer, bis ein Brand entsteht.
Und du kannst mir glauben das es, ich sag mal Ahnungslose Leute gibt, die dann auch die 4000W aus der Steckdose beziehen und sich dann wundern, das die Bude abfackelt.
Die VDE ist keine Verbotseinrichtung, sondern ist aus Jahrzehntelanger Erfahrung im Umgang mit Strom entstanden.

 

[Cempeg]

BEQuiet 750 TWatt AKW 3.0

Das Atomic Power Pro?

 

[SIR_Thomas_TMC]

Die Frage ist nur, was wird mit der Wärme gemacht. Gerade bei diesen Industrieanlagen, wäre es ja Verschwendung die Energie ungenutzt in die Atmosphäre zu blasen. Aber dafür sind wohl wieder andere "Firmen" zuständig.

Hab die Frage auch gestellt, noch keine Antwort erhalten. Selbst wenn es wenig Wärmeunterschied ist (was bei den Leistungswerten ja irgendwie sonderbar wäre), könnte man die in nem Wärmetauscher aufkonzentrieren. In Strom umwandeln fällt mir dann aber nur ein Peltierelement ein (sauteuer), oder über Wasserdampf (klappt wohl eher nicht). Hm. Nahwärme wird da wohl selten gebraucht werden.

 

[Arcturus128]

Und für was? Da wird nichts produziert was wirklich jemand braucht.
Die Menschheit muss umdenken.

Habe ich mir auch gedacht. Die meisten Sachen die so ein Rechenzentrum im Schnitt macht sind einfach unnötig und dafür wird dann so eine extreme Leistung benötigt.

 

[Bohnenhans]

Die Wasserrücklauftemperatur ist vielleicht doch typischerweise max 4-5 Grad über der Vorlauftemp? was soll man denn damit anfangen?

Das ist sicher meist weniger als wie wenn man einen dunklen 20meter langen Gartenschlauch in die Sonne legt und da Wasser duchlaufen lässt xD

Damit man sinnvoll Strom etc erzeugen kann braucht man schon massig Energie im Wasser. Man wird das halt im Normalfall wenn das ein Kreislauf ist z.b. mit irgendwelchen Wärmetauschern weit genug runterkühlen und gut ist.

Das läuft sicher nicht das gleiche Wasser nacheinander durch hunderte oder tausende C/GPUs und ist dann am Ende 40 Kelvin wärmer als der Zulauf, das wird sicher weitgehend parallel von verschiedenen Wasserströmen duchlaufen.

Ob solche Grossrechenzentren im Bereich AI 500MW brauchen oder 550MW mit Kühlung ist doch egal nimmt man die Prognose der Verzehnfachung ist man 3 Jahre später bei vermutlich ~ 2 GW und mit Kühlung 2,5 GW. wenn das System weiter auf der Höhe der Zeit sein soll. Die Verzehnfachung des Leistunsgbedarfs im Bereich AI Rechenzentren innerhalb der nächsten 3 Jahre ist eine aktuelle Schätzung der IEA - also denke relativ seriös vor allem weil sie zeitlich einen so überschaubaren Zeitraum betrachtet.

 

[lynx007]

Hab die Frage auch gestellt, noch keine Antwort erhalten. Selbst wenn es wenig Wärmeunterschied ist (was bei den Leistungswerten ja irgendwie sonderbar wäre), könnte man die in nem Wärmetauscher aufkonzentrieren. In Strom umwandeln fällt mir dann aber nur ein Peltierelement ein (sauteuer), oder über Wasserdampf (klappt wohl eher nicht). Hm. Nahwärme wird da wohl selten gebraucht werden.

Ein Peltierelement ist leider auch nicht sehr Effizienz und soll nur einen Wirkungsgrad von ca 10% besitzen.... Gemini hat auf die schnelle das rausgeheauen. Angaben aber ohne Gewähr. Warmwasser, Heizung, interessant finde ich ja das man angeblich aus Hitze auch Kälte machen kann.... #Absorptionskältemaschienen

https://de.wikipedia.org/wiki/Absorptionskältemaschine

 

[Skynet1982]

Die Absorbtionskältemaschinen hatten wir bei uns im Betrieb ca 15 Jahre im Einsatz. Genutzt wurde die Fernwärme aus dem örtlichen BHKW, was vorallem im Sommer natürlich sehr effektiv war. Für Raumklimatisierung funktioniert das recht gut. Fürs RZ aber war es ungeeignet, da Lastwechsel schlecht ausgeregelt werden können, die Maschinen sind recht träge und laufen nur konstant gut, Backup geeignet sind die leider auch nicht , da die Anfahrzeit mehrere Stunden beträgt.

Auch brauchen die Teile viel Platz und Wasser ( Rückkühlung mittels Nasskühlturm, was wieder zu hygienischen Problemen führen kann, Stichwort Legionellen etc) und 80+°C im Heizungsvorlauf zum austreiben.

Mittlerweile wurden die bei uns durch ein Kältekraftwerk mit Verdichterkältemaschinen ersetzt, weil genauso effektiv (Freikühlung im Winter, höhere Energieeffizienz ) und zuverlässiger.

Für energetisch optimierte Gebäude wäre eine Nutzung der Abwärme aus RZen für eine Fussbodenheizung oder andere Flächenheizungen wohl das effizienteste.

 

[SIR_Thomas_TMC]

Die Wasserrücklauftemperatur ist vielleicht doch typischerweise max 4-5 Grad über der Vorlauftemp? was soll man denn damit anfangen?
(...) Damit man sinnvoll Strom etc erzeugen kann braucht man schon massig Energie im Wasser. Man wird das halt im Normalfall wenn das ein Kreislauf ist z.b. mit irgendwelchen Wärmetauschern weit genug runterkühlen und gut ist.
(...)
Ob solche Grossrechenzentren im Bereich AI 500MW brauchen oder 550MW mit Kühlung ist doch egal nimmt man die Prognose der Verzehnfachung ist man 3 Jahre später bei vermutlich ~ 2 GW und mit Kühlung 2,5 GW. wenn das System weiter auf der Höhe der Zeit sein soll. Die Verzehnfachung des Leistunsgbedarfs im Bereich AI Rechenzentren innerhalb der nächsten 3 Jahre ist eine aktuelle Schätzung der IEA - also denke relativ seriös vor allem weil sie zeitlich einen so überschaubaren Zeitraum betrachtet.

Deiner Argumentation folgend ist bald deutlich mehr Abwärme im Wasser vorhanden, nicht?

Ergänzung (18. Mai 2024)

Ein Peltierelement ist leider auch nicht sehr Effizienz und soll nur einen Wirkungsgrad von ca 10% besitzen....

Und dazu auch noch - wie gesagt - recht teuer.

interessant finde ich ja das man angeblich aus Hitze auch Kälte machen kann....

Ja, stimmt das gibt es, ist auch ne etablierte Technologie. Da könnte man dann mit der Abwärme Kälte erzeugen. Interessant fände ich halt Strom erzeugen, weil man damit die (aus Strom generierte) Abwärme dem eigentlichen Zweck (Rechenleistung) wieder zuführen könnte. Alles andere benötigt halt in der Nähe Zweitnutzungsmöglichkeiten (von Kälte/Wärme). Wenn also in der Nähe große Büro- oder Wohneinheiten wären, dann kann man das zum Kühlen oder Heizen (je nach Jahreszeit) verwenden. Aber so Rechenzentren sind ja eher im Nirgendwo und nicht in der Großstadt.

Ergänzung (18. Mai 2024)

Für energetisch optimierte Gebäude wäre eine Nutzung der Abwärme aus RZen für eine Fussbodenheizung oder andere Flächenheizungen wohl das effizienteste.

Absolut, dann aber nur in de Heizperiode.

EDIT:
So, mal ChatGPT genervt:

Hier sind einige konkrete Beispiele und Standorte von Rechenzentren oder Pilotprojekten, die Thermoelektrische Generatoren (TEGs), den Organic Rankine Cycle (ORC) oder den Kalina-Kreislauf zur Stromerzeugung aus Abwärme nutzen:
Thermoelektrische Generatoren (TEGs)

Forschung und Pilotprojekte:
Es gibt laufende Forschungsprojekte, die die Integration von TEGs in Rechenzentren untersuchen, um aus der Abwärme der Server Strom zu erzeugen. Diese Projekte befinden sich oft in der experimentellen Phase und sind noch nicht weit verbreitet in kommerziellen Rechenzentren.

Organic Rankine Cycle (ORC)

Green Mountain Data Center, Norwegen:
Das Green Mountain Data Center nutzt den ORC zur Umwandlung von Abwärme in elektrische Energie. Die ORC-Technologie ermöglicht es, niedrige bis mittlere Temperaturwärme effizient in Strom umzuwandeln und unterstützt somit die Energieeffizienz des Rechenzentrums (Pangea Stanford https://pangea.stanford.edu/ERE/db/...Conf/papers/SGW/2021/Ajwalia.pdf Visible: 0% ).

Borgo Hermada Data Center, Italien:
In Italien wurde der ORC erfolgreich in einem Rechenzentrum eingesetzt, um die Abwärme in nutzbare Energie umzuwandeln. Dies zeigt das Potenzial des ORC für die Energiegewinnung aus Rechenzentren, insbesondere bei Standorten mit hoher Abwärmeproduktion (Exergy https://www.exergy-orc.com/technology/orc/).

Kalina-Kreislauf

Pilotprojekte:
Der Kalina-Kreislauf wird in industriellen Anwendungen getestet, einschließlich Rechenzentren. Diese Technologie hat das Potenzial, die Effizienz der Energieumwandlung aus Abwärme zu verbessern, jedoch sind konkrete Beispiele in Rechenzentren noch selten. Pilotprojekte zielen darauf ab, die Machbarkeit und Effizienz in realen Anwendungsszenarien zu demonstrieren.

Weitere Beispiele und Entwicklungen:

Exergy ORC Systeme: Unternehmen wie Exergy entwickeln und implementieren ORC-Systeme, die weltweit in verschiedenen Anwendungen zur Abwärmenutzung eingesetzt werden. Diese Systeme sind modular, wartungsarm und anpassungsfähig an verschiedene Wärmesenken, einschließlich Rechenzentren (Exergy https://www.exergy-orc.com/technology/orc/).
Stanford Forschung: Studien und Berichte von Stanford University zeigen die Vorteile und Anwendungen von ORC und anderen Technologien zur Abwärmenutzung in verschiedenen Industrien, einschließlich der Informationstechnologie (Pangea Stanford https://pangea.stanford.edu/ERE/db/...Conf/papers/SGW/2021/Ajwalia.pdf Visible: 0% ).

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der ORC derzeit die vielversprechendste und am weitesten verbreitete Technologie zur Stromerzeugung aus Abwärme in Rechenzentren ist, während TEGs und der Kalina-Kreislauf noch in der Erprobungsphase sind. Die kontinuierliche Forschung und Entwicklung in diesem Bereich wird voraussichtlich zu weiteren Anwendungen und einer verbesserten Wirtschaftlichkeit führen.

Fazit:

Obwohl TEGs, ORC und Kalina-Kreisläufe potenziell in Rechenzentren verwendet werden können, ist der ORC derzeit die vielversprechendste und wirtschaftlich sinnvollste Option für die großflächige Nutzung von Abwärme. Die direkte Wiederverwendung der Abwärme in Form von Fernwärme oder zur Unterstützung von Kühlsystemen bleibt jedoch die am häufigsten umgesetzte und praktikabelste Lösung.

 

[lorpel]

Und du kannst mir glauben das es, ich sag mal Ahnungslose Leute gibt, die dann auch die 4000W aus der Steckdose beziehen und sich dann wundern, das die Bude abfackelt.

Und mit Wieland Steckdose gibt's das Problem nicht?